Ukr.Biochem.J. 2017; Том 89, № 2, березень-квітень, c. 78-84

doi: https://doi.org/10.15407/ubj89.02.078

Біосинтез стеролів грунтовими стрептоміцетами

Л. О. Білявська, А. М. Остапчук, С. І. Войчук, Г. О. Іутинська

Інститут мікробіології і вірусології ім. Д. К. Заболотного НАН України, Київ;
e-mail: bilyuvskal@gmail.com,
galyna.iutynska@gmail.com

Метою роботи було дослідження біо­синтезу стеролів ґрунтовими стрептоміцетами Streptomyces avermitilis ІМВ Ас-5015, Streptomyces netropsis ІМВ Ас-5025 і Strepto­myces violaceus ІМВ Аc-5027 на різних середовищах за глибинного вирощування та визначення їх вмісту в біопрепаратах, розроблених на основі метаболітів цих продуцентів. Аналіз дериватів стеролів, екстрагованих із біомаси, супернатан­тів культуральних рідин та біопрепаратів, про­водили методом GC/MS. У біомасі стрептоміцетів стероли було виявлено в значно більшій кількості, ніж у супернатантів культуральних рідин, а їхній спектр і співвідношення різнилися. Cквален (попередник стеролів) вияв­лено в біомасі продуцентів у кількості 16,2–43,3 мкг/г у разі вирощування їх на синтетичному і 8,2–212,1 мкг/г – на органічному середовищах. У біомасі S. аvermitilis переважав 24-епібрасинолід, вміст якого був найвищим серед досліджуваних штамів і сягав 268,2 мкг/г на органічному і 345 мкг/г на синтетичному середовищах. S. avermitilis не синтезував ситостерол і стигмастерол, що є важливим з огляду на нематоцидні властивості штаму. У біомасі S. netropsis і S. violaceus, вирощених на органічному середовищі, вміст ситостеролу та стигмастеролу був вищим порівняно із синтетичним середовищем у 2,3–6,8 і у 1,5–3,0 рази відповідно. У складі стеролів S. netropsis і S. violaceus переважав ергостерол. У метаболічних біопрепаратах найбільший загальний вміст стеролів (9,5 мг/л) виявлено в Аверкомі (продуцентом є S. aver­mitilis ІМВ Ас-5015). Використання екзогенних стеролів мікробного походження важливе для регулювання їх співвідношення в рослинах та підвищення резистентності до фітопатогенів і фітонематод.

Ключові слова: , , , ,


Посилання:

  1. Rohmer M, Knani M, Simonin P, Sutter B, Sahm H. Isoprenoid biosynthesis in bacteria: a novel pathway for the early steps leading to isopentenyl diphosphate. Biochem J. 1993 Oct 15;295(Pt 2):517-24. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  2. Lutova LA, Shumilina GM. The metabolites of plants and their role in resistance to pathogens. Ecological Genetics. 2003; 1(10):47-58. (In Russian).
  3. Zauber H, Burgos A, Garapati P, Schulze WX. Plasma membrane lipid-protein interactions affect signaling processes in sterol-biosynthesis mutants in Arabidopsis thaliana. Front Plant Sci. 2014 Mar 18;5:78.  PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  4. Griebel T, Zeier J. A role for beta-sitosterol to stigmasterol conversion in plant-pathogen interactions. Plant J. 2010 Jul;63(2):254-68. PubMed, CrossRef
  5. Tanaka K, Nakamura Y, Asami T, Yoshida S, Matsuo T, Okamoto S. Physiological roles of brassinosteroids in early growth of Arabidopsis: Brassinosteroids have a synergistic relationship with gibberellin as well as auxin in light-grown hypocotyl elongation. J Plant Growth Regul. 2003; 22(3):259–271.  CrossRef
  6. Zhabinskii VN, Khripach NB, Khripach VA. Steroid plant hormones: effects outside plant kingdom. Steroids. 2015 May;97:87-97. Review. PubMed, CrossRef
  7. Fundamental Phytopathology / edit. by Yu.T. Dyakova. M: KRASAND, 2012. 512 p. (In Russian).
  8. Wang K, Senthil-Kumar M, Ryu CM, Kang L, Mysore KS. Phytosterols play a key role in plant innate immunity against bacterial pathogens by regulating nutrient efflux into the apoplast. Plant Physiol. 2012 Apr;158(4):1789-802. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  9. Dupont S, Lemetais G, Ferreira T, Cayot P, Gervais P, Beney L. Ergosterol biosynthesis: a fungal pathway for life on land? Evolution. 2012 Sep;66(9):2961-8. PubMed, CrossRef
  10. Sáenz JP, Sezgin E, Schwille P, Simons K. Functional convergence of hopanoids and sterols in membrane ordering. Proc Natl Acad Sci USA. 2012 Aug 28;109(35):14236-40. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  11. Bramkamp M, Lopez D. Exploring the existence of lipid rafts in bacteria. Microbiol Mol Biol Rev. 2015 Mar;79(1):81-100. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  12. López D, Kolter R. Functional microdomains in bacterial membranes. Genes Dev. 2010 Sep 1;24(17):1893-902. PubMed, PubMedCentral, CrossRef
  13. Poralla K, Muth G, Härtner T. Hopanoids are formed during transition from substrate to aerial hyphae in Streptomyces coelicolor A3(2). FEMS Microbiol Lett. 2000 Aug 1;189(1):93-5. PubMed, [ cr id=”https://doi.org/10.1016/s0378-1097(00)00259-7″]
  14. Genilloud O, González I, Salazar O, Martín J, Tormo JR, Vicente F. Current approaches to exploit actinomycetes as a source of novel natural products. J Ind Microbiol Biotechnol. 2011 Mar;38(3):375-89. PubMed, CrossRef
  15. Biliavska LO, Kozyritska VE, Valaghurova EV, Iutynska  GA.  Biologically active substances of preparation Avercom. Mikrobiol Zhurn. 2012 May-Jun;74(3):10-5. (In Russian). PubMed
  16. Biliavska LO, Galagan TO, Iutynska GO. Antinematicidal activity of metabolites produced by soil streptomycetes. Microbiol Zhurn. 2016; 78(4): 34-47. (In Ukrainian).
  17. Biliavska LO, Tsygankova VA,Kozyritska VE, Iutynska GO, Andrusevich Ya, Babich OA, Galkin AP, Blume Ya. Application of new microbial plant resistance/plant growth protection inducers for increasing Chinese cabbage plant tolerance against parasitic nematodes Heterodera schachtii Schmidt. Int J Res Biocien. 2016; 5 (2):64-82.
  18. Biliavska LO, Kozyritska VE, Kolomiets YuV, Babich AG, Iutynska GO. Phytoprotective and growth-regulatory properties of bioformulations on the base of soil streptomycetes metabolites. Dopov Nac Akad Nauk Ukr. 2015;1:131-137. (In Ukrainian). CrossRef
  19. Kamthan A, Kamthan M, Chakraborty N, Chakraborty S, Datta A. A simple protocol for extraction, derivatization, and analysis of tomato leaf and fruit lipophilic metabolites using GC-MS. Protocol Exchange. 2012. CrossRef
  20. Francis O. Derivatization reactions and reagents for gas chromatography analysis, advanced gas chromatography. Progress in Agricultural, Biomedical and Industrial Applications. ed. J. Halket. Handbook of Derivatives for Chromatography. John Wiley & Sons Ltd, 1993. 284 p.

Creative CommonsThis work is licensed under a Creative Commons Attribution 4.0 International License.